《電源輸出功率與外電阻的關(guān)系.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《電源輸出功率與外電阻的關(guān)系.doc（5頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
電源輸出功率與外電阻的關(guān)系
一、電源的最大輸出功率
在電源負(fù)載為純電阻時，電源的輸出功率與外電阻R的關(guān)系是：P出=I2R=由此式可以看出，當(dāng)外電阻等于內(nèi)電阻（即R=r）時，電源輸出功率最大，最大輸出功率為. 電源的輸出功率P出與外電阻R的關(guān)系可以用P出—R圖象表示，如圖1所示. 由圖象可知，對應(yīng)于電源的非最大輸出功率P可以有不同的外電阻R1和R2，且R1R2=r2（請同學(xué)們自己證明）. 由圖象還可以看出，當(dāng)R
r時，若R增大，則P出減小.
注意：1. 推導(dǎo)此關(guān)系式時，R是可變電阻，r是定值電阻. 當(dāng)外電阻等于內(nèi)電阻，即R=r時，電源輸出功率最大，最大輸出功率為；若R與r不相等，則R值越接近r的值，P出越大.
2. 電源的輸出功率與電源的效率是完全不同的物理量. 電源的效率，所以當(dāng)R增大時，效率提高. 當(dāng)R=r時，電源有最大輸出功率，但效率僅為50％，效率并不高.
二、電源的外特性曲線
如圖2所示，在電源的外特性曲線上某點(diǎn)縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)值的乘積為電源的輸出功率，圖中陰影矩形的面積表示電源的輸出功率，當(dāng)時，電源輸出功率最大. （請同學(xué)們想一想，為什么？）
例1、如圖3所示，電源的電動勢E=2V，內(nèi)阻r=1Ω，定值電阻R0=2Ω，變阻器R的阻值變化范圍為0~10Ω，求：
（1）變阻器R的阻值為多大時，R0消耗的功率最大？
（2）變阻器R的阻值為多大時，R上消耗的功率最大？是多少？
（3）變阻器R的阻值為多大時，電源的輸出功率最大？是多少？
解析（1）R0消耗的功率，由于R0是定值電阻，故R0兩端的電壓越大，R0消耗的功率P0越大. 而路端電壓隨著外電阻的增大而增大，所以當(dāng)R=10Ω時，R0消耗的功率最大.
（2）可以把電源和定值電阻R0合起來看作一個等效電源，等效電路圖如圖4所示，等效電源的電動勢E′=，等效內(nèi)阻r′=，當(dāng)R=r′時，即Ω時R上消耗的功率最大，
（3）當(dāng)外電路電阻與內(nèi)電路電阻相等時，電源輸出功率最大，即時，代入數(shù)值得：R=2Ω時，電源輸出功率最大. 最大輸出功率
例2、如圖5所示的電路中，當(dāng)電鍵K斷開和閉合時，電源的輸出功率完全相同. 已知R1=9Ω，R2=7.2Ω，求當(dāng)K斷開時R1上消耗的功率P和K閉合時R1上消耗的功率P1之比.
解析：K閉合時，R1、R2并聯(lián)，其并聯(lián)電阻為4Ω，由于當(dāng)電鍵K斷開和閉合時，電源的輸出功率完全相同，據(jù)可得6Ω，所以有：當(dāng)K斷開時R1上消耗的功率；當(dāng)K閉合時R1上消耗的功率，所以有：
3、（2005江蘇物理卷）如圖所示，R為電阻箱，為理想電壓表．當(dāng)電阻箱讀數(shù)為R1=2Ω時，電壓表讀數(shù)為U1=4V；當(dāng)電阻箱讀數(shù)為R2=5Ω時，電壓表讀數(shù)為U2=5V．求：
(1)電源的電動勢E和內(nèi)阻r。
(2)當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時，電源的輸出功率最大?最大值Pm為多少?
解：（1）由閉合電路歐姆定律：
聯(lián)立上式并代入數(shù)據(jù)解得：
（2）由電功率表達(dá)式：
將上式變形為：
由上式可知時有最大值
在電路的學(xué)習(xí)中，有一類涉及到求解電路中某個用電器消耗功率的最大值問題。此類問題可根據(jù)功率的計(jì)算公式利用數(shù)學(xué)函數(shù)求極值的方法得解，但若能結(jié)合圖像、數(shù)形結(jié)合將給此類問題的解決帶來很大的方便。
E r
R
。
s
圖1
問題的提出：在圖1所示的閉合回路中，已知電源電動勢為E，電源內(nèi)電阻為r，滑動變阻器的最大阻值為R且R>r，問當(dāng)滑動變阻器阻值取多少時電源的輸出功率最大？
分析與解答：此題中求電源的輸出功率最大值即滑動變阻器R消耗的功率最大值，根據(jù)功率的計(jì)算公式和閉合電路的歐姆定律可得。我們對上式作一變換即可見當(dāng)R=r時，電源的輸出功率即滑動變阻器消耗的功率達(dá)最大值。
P
R
R1
R2
r
O
P
圖2
現(xiàn)在我們對式子加以討論分析如下：（1）當(dāng)R>r時，由數(shù)學(xué)知識可知R增大時P減??；R減小時P增大。（2）當(dāng)RR0+r且R0r，如圖4所示，當(dāng)外電阻R增大時對應(yīng)圖像右半部分輸出功率是減小的，所以選項(xiàng)D很容易判斷出是正確的，本題答案ABD。
4、
如圖所示，R1為滑動變阻器，R2、R3為定值電阻，r為電源內(nèi)阻，。閉合開關(guān)S后，在滑動觸頭P由a端滑向b端的過程中，下列表述正確的是（ ）
R
1
R
2
A
S
E
r
R3
a
b
P
A、路端電壓變小
B、電流表的示數(shù)變大
C、電源內(nèi)阻消耗的功率變小
D、電源輸出功率變大
【解題思路】在滑動觸頭P由a端滑向b端的過程中，R1阻值減小，回路中總電阻R變小，干路電流I增大，內(nèi)電壓U內(nèi)增大，路端電壓U變小，故A對。通過R3的電流（即干路電流I）增大，R3兩端電壓U3增大，并聯(lián)電路兩端電壓U//減小，通過R2電流I2減小，電流表示數(shù)變小，故B錯。I增大，內(nèi)電阻消耗功率Pr增大，故C錯。由于R外=R并+R3>r，根據(jù)電源輸出功率與外電阻的圖線變化規(guī)律可知，當(dāng)R外=r時，P外有最大值；R外＜r時，P外隨R外的增大而增大；R外＞r時，P外隨R外的增大而減小。所以當(dāng)外電阻減小時，P外變大，故D對。
【答案】AD
電源輸出功率與外電阻的關(guān)系.doc
裝配圖網(wǎng)所有資源均是用戶自行上傳分享，僅供網(wǎng)友學(xué)習(xí)交流，未經(jīng)上傳用戶書面授權(quán)，請勿作他用。
鏈接地址：http://m.appdesigncorp.com/p-6662144.html